นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแมคกิลล์ (McGill University) พัฒนากระจกที่แข็งแรงและแข็งแกร่งซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากพื้นผิวชั้นในของหอย แทนที่กระจกจะแตกเมื่อโดนแรงกระแทก วัสดุใหม่อาจมีความคงทนเหมือนพลาสติกและสามารถนำไปใช้เพื่อพัฒนาหน้าจอโทรศัพท์มือถือได้ในอนาคต
.
แม้เทคนิคอย่างการใช้ความร้อนหรือเคลือบลามิเนตอาจช่วยให้กระจกแข็งแรงขึ้น แต่กระบวนการดังกล่าวมีต้นทุนสูงและจะใช้งานไม่ได้ทันทีเมื่อพื้นผิวเสียหาย “ที่ผ่านมาเราต้องแลกได้แลกเสียระหว่างความคงทนแข็งแรง กับความใส แต่วัสดุชนิดใหม่นี้นอกจากจะมีความแข็งแรงกว่ากระจกทั่วไปถึง 3 เท่าแล้ว มันยังทนต่อการแตกหักมากกว่าถึง 5 เท่า” อัลเลน เออร์ลิช (Allen Ehrlicher) ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากคณะชีวะวิศวกรรมของมหาวิทยาลัยแมคกิลล์กล่าว
.
ธรรมชาติคือผู้เชี่ยวชาญในการออกแบบ
แรงบันดาลใจจากธรรมชาติทำให้นักวิทยาศาสตร์สร้างวัสดุใหม่ซึ่งเป็นส่วนผสมของอะคริลิคและแก้วเลียนแบบโครงสร้างของหอยมุก “ธรรมชาติคือเจ้าแห่งการออกแบบ การศึกษาโครงสร้างของวัสดุชีวภาพและทำความเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไรจะกลายเป็นแรงบันดาลใจหรืออาจเป็นพิมพ์เขียวสำหรับวัสดุชนิดใหม่” เออร์ลิช กล่าว
“น่าประหลาดใจที่หอยมุกมีความแข็งแรงทนทานเหมือนวัสดุแข็ง แต่คงทนเหมือนวัสดุอ่อน ทำให้กลายเป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมที่สุดในแง่ของทั้งสองคุณลักษณะ” เขาอธิบาย “มันสร้างจากสสารที่เหมือนแท่งชอร์คแข็งๆ แต่ซ้อนด้วยชั้นของโปรตีนอ่อนซึ่งมีความยืดหยุ่นสูง โครงสร้างดังกล่าวทำให้มีความแข็งแรงอย่างยิ่ง คิดเป็นราว 3,000 เท่าของวัสดุที่เป็นองค์ประกอบของมัน”
นักวิทยาศาสตร์ใช้สถาปัตยกรรมของหอยมุกและเลียนแบบโดยสร้างชิ้นของชิ้นส่วนแก้วผสมอะคริลิค ทำให้ได้วัสดุใหม่ซึ่งมีความแข็งแรงอย่างยิ่ง มีความโปร่งแสง และสามารถผลิตง่ายๆ โดยต้นทุนไม่สูงมาก พวกเขาต้องการพัฒนาต่อเพื่อทำให้สารประกอบนี้ใสเหมือนกระจก “การปรับดัชนีค่าการสะท้อนแสงของอะคริลิคทำให้เราสามารถผสมมันกับกระจกได้อย่างลงตัว ทำให้ได้สารประกอบที่ใสจริงๆ” อลิ อมินิ (Ali Amini) นักวิจัยหลักของงานชิ้นดังกล่าว ก้าวต่อไป พวกเขาวางแผนจะใช้เทคโนโลยีอัจฉริยะที่จะทำให้แก้วสามารถเปลี่ยนคุณลักษณะ เช่น สี กลไก หรือการนำไฟฟ้า
.
แก้วยืดหยุ่น นวัตกรรมที่สาบสูญ
แก้วที่มีความยืดหยุ่นได้นับเป็นนวัตรรมที่สาบสูญตั้งแต่ยุคของการปกครองโดยจักรพรรดิโรมัน ติแบริอุส ซีซาร์ (Tiberius Caesar) จากบันทึกประวัติศาสตร์ยอดนิยมโดยนักเขียนชาวโรมัน ไกอุส พลินิอุส ซีคุนดุส (Gaius Plinius Secundus) และเปโตรนิอุส (Petronius) ผู้ค้นพบนำถ้วยที่ทำด้วยวัสดุดังกล่าวไปเสนอต่อหน้าจักรพรรด์ เมื่อถ้วยถูกนำไปทดสอบด้วยการทุบ ถ้วยดังกล่าวกลับบุบแทนที่จะแตกกระจาย
หลังจากนวัตกรสาบานตนว่าเป็นคนเดียวที่รู้วิธีผลิตวัสดุดังกล่าว ติแบริอุสก็สั่งให้นำชายคนนั้นไปประหารเพราะเกรงว่าแก้วจะทำให้ค่าของทองและเงินด้อยลงเนื่องจากมีราคามากกว่า
“ทุกครั้งที่นึกถึงเรื่องราวของติแบริอุส ผมยินดีมากที่นวัตกรรมด้านวัสดุของเราทำให้ผลงานได้รับการตีพิมพ์ ไม่ใช่ถูกคำสั่งประหารชีวิต” เออร์ลิชกล่าว
อ่านงานวิจัยได้ที่
“Centrifugation and index-matching yields a strong and transparent bioinspired nacreous composite” by Ali Amini, Adele Khavari, Francois Barthelat, and Allen J. Ehrlicher was published in Science.
DOI: https://doi.org/10.1126/science.abf0277
ผู้เขียน
บัณฑิตการเงินและการบัญชีที่สนใจความเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อม หมดเวลาส่วนใหญ่ไปกับการอ่าน เขียน เรียนคอร์สออนไลน์ และเลี้ยงลูกชายวัยกำลังน่ารัก
